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CONOSCENZA CRITICA DELLE RISORSE TERRENO e ACQUA: Prima Parte: Il Terreno Relatore: Dott. Lorenzo Sbaraglia Roma, 25 Marzo 2015.

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1 CONOSCENZA CRITICA DELLE RISORSE TERRENO e ACQUA: Prima Parte: Il Terreno Relatore: Dott. Lorenzo Sbaraglia Roma, 25 Marzo 2015

2 1. INTRODUZIONE materiale estremamente eterogeneo La fase solida del terreno è costituita da materiale estremamente eterogeneo, non solo da un punto di vista qualitativo ma soprattutto per la dimensione delle particelle che la compongono (composizione granulometrica) È chiaro che questa differente composizione si riflette in maniera determinante su alcune caratteristiche idropedologiche quali: permeabilità, capacità di ritenzione idrica e porosità. Lo studio della composizione granulometrica (scheletro e tessitura) è pertanto un esame basilare per valutare le "caratteristiche produttive di un terreno"

3 2. SCHELETRO superiori ai 2 mm Per scheletro si intende la frazione di terreno costituita da elementi di diametro superiori ai 2 mm; la frazione passante il setaccio da 2 mm prende il nome di terra fine un inerte La presenza di scheletro, che è un inerte, riduce la quantità di terra fine e conseguentemente risultano ridotti sia la capacità di ritenzione idrica che i livelli di fertilità chimica. In linea generale si può affermare che all'aumentare dello scheletro, la capacità produttiva del terreno diminuisce

4 3. TESSITURA La tessitura è l'elemento che meglio caratterizza il terreno dal punto di vista fisico strutturale. permeabilità, la capacità di scambio cationico, la capacità di ritenzione idrica e la struttura La permeabilità, la capacità di scambio cationico, la capacità di ritenzione idrica e la struttura, sono alcune delle caratteristiche del terreno che dipendono in larga misura dalla tessitura tessitura La tessitura invece è il giudizio agronomico di sintesi che permette di associare ad una composizione granulometrica alcune caratteristiche tipiche di una particolare classe di terreni granulometria Il termine granulometria si riferisce alla composizione del terreno (Percentuale di sabbia, limo e argilla)

5 4. REAZIONE pH chimicibiologici La reazione pH gioca un ruolo fondamentale nel regolare i processi chimici e biologici del terreno infatti, sia l'assimilabilità degli elementi nutritivi indispensabili alle piante che la vita microbica del terreno sono condizionati dalla reazione pH La reazione pH, principale responsabile del chimismo del terreno, esplica quindi nei confronti delle colture un'azione fondamentale in quanto determina la compatibilità tra pianta e terreno

6 Terreni molto acidi con bassa produttività Terreni subacidi con caratteri di maggiore normalità ed ospitalità Terreni neutri ottimali per lo sviluppo Terreni basici inospitali

7 5. CALCARE TOTALE e CALCARE ATTIVO "calcare totale" Il termine "calcare totale" definisce la quantità dei carbonati presenti nel terreno, senza specificarne la natura CaCO 3 >>> MgCO 3 e Na 2 CO 3 Poco solubile CaCO 3 + H 2 O + CO > Ca(HCO 3 ) 2 maggiore solubilità "attività" del calcare e capacità di passare in soluzione più o meno rapidamente e quindi di imprimere al terreno caratteristiche specifiche tipiche dei suoli calcarei, viene detta "attività" del calcare e dipende dalla finezza delle particelle e dall’abito cristallino

8 calcare condiziona la reazione pH Per quanto concerne i parametri chimici c'è da ricordare che il calcare condiziona la reazione pH (pH >7.0) Interferisce sulla solubilità dei fosfati Interferisce sulla solubilità dei fosfati, favorendo la formazione di fosfati di calcio più basici e quindi meno solubili ed assimilabili. risulta ridotta l'assimilabilità dei microelementi In sua presenza inoltre, risulta ridotta l'assimilabilità dei microelementi fino a giungere, in certi casi, a carenze nutrizionali Non trascurabile è l'azione che il calcare esplica nei confronti della struttura valutare il potere clorosante La determinazione del calcare attivo è importante soprattutto per le colture arboree, in quanto permette di valutare il potere clorosante del terreno e di scegliere quindi i portainnesti più idonei 5. CALCARE TOTALE e CALCARE ATTIVO

9 5. SOSTANZA ORGANICA proprietà chimiche proprietà chimiche: è ben nota l'importanza che la sostanza organica riveste nella nutrizione vegetale. La maggior parte dell'azoto, dello zolfo ed una frazione importante del fosforo sono infatti presenti sotto forma organica. la liberazione progressiva di questi elementi, attraverso la mineralizzazione della sostanza organica, è un processo importante che assicura la nutrizione vegetale la sostanza organica è in grado di complessare i cationi metallici e di ritenerli sotto forma di chelati facilmente assimilabili dall’apparato radicale esplica un ruolo positivo sull'assimilabilità del fosforo in quanto riduce l'attività degli ossidi di ferro e di alluminio responsabili dell'immobilizzazione dell'elemento

10 5. SOSTANZA ORGANICA proprietà fisiche proprietà fisiche: Secondo alcuni autori, l'effetto primario della sostanza organica è, nella maggior parte dei casi, relativo più alle caratteristiche fisiche che non a quelle chimiche del terreno La sostanza organica umificata esplica un effetto importante sulla struttura per due motivi: aumenta la coesione tra particelle mediante legami di natura chimico ‑ fisica; modifica la bagnabilità degli aggregati a causa della sua natura idrofoba e conseguentemente riduce la pressione dell'acqua nei capillari La sostanza organica non umificata esplica invece un' azione fisica di tipo diretto quando viene applicata sul terreno sotto forma di pacciamatura (diminuzione temperatura, riduzione fenomeni erosione, effetto positivo sulla mineralizzazione)

11 5. SOSTANZA ORGANICA e AGRICOLTURA Negli ultimi decenni si è assistito in Italia ad una graduale diminuzione della sostanza organica nei terreni agrari come risultante sia dei ridotti apporti che delle lavorazioni più frequenti e profonde maggiore mineralizzazione e diluizione nella massa del suolo La maniera tradizionale di aumentare la sostanza organica nel terreno è quella di apportare letame, compost, residui vegetali o sovesci verdi

12 6. AZOTO L'azoto è tra gli elementi nutritivi il più importante per le piante; entra a far parte di una serie di composti di grande importanza biologica (clorofilla, proteine, acidi nucleici ) Con l'eccezione dei terreni vergini o di quelli lasciati incolti per lungo tempo, la gran parte dei terreni risulta deficiente di azoto Frazione disponibile per il nutrimento delle piante Che è in relazione con la sostanza organica. L'entità delle trasformazioni dipende dall'attività microbica e dalle condizioni pedoclimatiche La quasi totalità del N nel terreno e’

13 7. FOSFORO Il Fosforo, dopo l'azoto è il nutriente che con maggiore frequenza limita la crescita delle colture Retrogradazione: (fissazione o assorbimento sono sinonimi spesso usati) è un termine molto generico che indica la rimozione del fosforo dalla soluzione circolante e la conseguente immobilizzazione. i principali fattori responsabili della retrogradazione del fosforo sono: il carbonato di calcio l'alluminio di scambio gli ossidi di ferro ed alluminio l'allofane

14 7. FOSFORO: dinamica nel terreno Ai fini della nutrizione delle piante, l'insieme delle forme fosfatiche presenti nel terreno possono essere suddivise in tre frazioni: ‑ Frazione solubile costituita dal fosforo disciolto nella soluzione circolante; risulta essere prontamente disponibile per le colture. ‑ Frazione labile costituita dal fosforo adsorbito sui siti di bassa affinità o da forme fosfatiche moderatamente solubili; risulta essere potenzialmente disponibile per le colture. L'assorbimento del fosforo nella soluzione del suolo da parte delle colture, ha come conseguenze, la mobilizzazione delle forme labili. ‑ Frazione non labile costituita dal fosforo poco solubile come le forme occluse; risulta essere scarsamente disponibile per le colture

15 8. CSC capacità di scambio cationica scambiatori scambiatori : Argille Fillosilicate: sostituzioni isomorfe nel reticolo cristallino Colloidi Organici : dissociazione gruppi funzionali carbossilici e fenolici Ossidi di Ferro e Alluminio nei suoli rossi tropicali Allofane nei suoli vilcanici La capacità di scambio da un punto di vista agronomico può essere considerata come un magazzino in cui sono "riposti" i cationi di scambio (Ca, Mg, Na, K) sotto una forma prontamente utilizzabile dalle colture sono in equilibrio dinamico I cationi assorbiti sul complesso sono in equilibrio dinamico con la soluzione circolante del terreno ed ad ogni variazione che la soluzione subisce il complesso di scambio risponde modificando l'equilibrio, opponendosi alla variazione

16 9. Calcio, Magnesio, Potassio A differenza dell'azoto, del fosforo e dello zolfo il calcio, il magnesio ed il potassio si trovano nel terreno prevalentemente sotto forme minerali Forma di Riserva (non disponibile) Forma Scambiabile (prontamente disponibile) Forma Solubile (facilmente disponibile) equilibrio dinamico :Via via che l'elemento presente nella soluzione viene assorbito dalle piante, il livello nella soluzione viene ripristinato a spese della forma scambiabile e viceversa. la velocità di rilascio da queste forme è troppo bassa rispetto ai fabbisogni di una coltura in pieno sviluppo Assicurano la nutrizione delle piante

17 9. Calcio, Magnesio, Potassio La risposta agli elementi nutritivi è funzione delle colture e del tipo di suolo calcio L'importanza agronomica del calcio non va considerata solo in funzione della nutrizione vegetale. E’in grado di condizionare il terreno e di imprimergli le migliori caratteristiche chimiche, fisiche e biologiche magnesio Nonostante il magnesio rivesta un ruolo fisiologicamente importante e diversificato è richiesto dalla pianta in quantità assai minori rispetto al calcio ed al potassio potassio Tra i cationi metallici indispensabili per la crescita delle colture, il potassio è senz'altro tra i più importanti. Le piante lo assorbono in elevata quantità e spesso in misura maggiore dell'azoto

18 10. SALINITA’ E SODICITA’ Tutti i terreni presentano una certa quantità di sali che derivano dall'alterazione meteorica delle rocce, dai fertilizzanti, dalle acque di irrigazione; quando però a causa di condizioni climatiche, morfologiche ed idrologiche tali quantità diventano eccessive, le colture ne risentono negativamente ed il terreno viene classificato come salino. Il termine SALINITA’ indica pertanto un eccesso di sali solubili nel terreno. salinità si manifesta La salinità si manifesta in campo con una diminuzione dei raccolti e con la presenza di aree con germinazione molto ridotta; le piante presentano uno sviluppo stentato e manifestano alterazioni anatomiche effetti negativi Gli effetti negativi dovuti alla salinità sono essenzialmente due: un effetto aspecifico legato cioè alla quantità totale di Sali (secchezza fisiologica); un effetto specifico legato alla presenza di alcuni elementi tossici (Na, Cl, B)

19 Il termine SODICITA’ definisce l'accumulo di sodio di scambio nel terreno; gli effetti nocivi ad esso associati sono: deterioramento delle proprietà fisiche ‑ deterioramento delle proprietà fisiche: dispersione ed il rigonfiamento dei minerali argillosi; la permeabilità decresce più o meno drasticamEnte ed il terreno diventa impermeabile sia all'aria che all'acqua elevata reazione pH del terreno ‑ elevata reazione pH del terreno: insolubilizzazione di alcuni microelementi quali il ferro, il manganese, il rame, lo zinco e possono manifestarsi carenze nutrizionali. tossicità dell'elemento ‑ tossicità dell'elemento verso le colture - influenza la nutrizione delle piante - influenza la nutrizione delle piante nei terreni sodici è l'elevato contenuto di sodio di scambio che condiziona la presenza degli altri cationi sia sul complesso che nella soluzione circolante 10. SALINITA’ E SODICITA’

20 10. Bonifica dei terreni sodici Na 2 CO 3 + (gesso) CaSO > CaCO 3  + Na 2 SO 4 (lisciviazione) Arg ‑ 2Na + (gesso) CaSO > Arg ‑ Ca + Na 2 SO 4 conversione del carbonato e bicarbonato di sodio in sali meno alcalini e conseguente diminuzione della reazione pH Sodio di scambio viene sostituito con il calcio e la percentuale di argilla deflocculata diminuisce, la struttura tende a ristabilirsi e conseguentemente i parametri idrologici raggiungono i valori tipici conformi alle caratteristiche tessiturali del terreno.

21 11. MICROELEMENTI ferro, manganese, rame, zinco e boro Oltre agli elementi nutritivi principali la pianta necessita, per i suoi processi biochimici, di altri elementi quali: ferro, manganese, rame, zinco e boro. Pur essendo indispensabili alla crescita vengono assorbiti dalle piante in quantità minime Il contenuto di microelementi nel terreno dipende dalla natura del substrato pedologico Mentre il contenuto dipende dal tipo di substrato l'assimilabilità dipende dalla ripartizione tra forme minerali ed organiche e dagli equilibri esistenti tra esse e la fase liquida e dalla reazione pH del terreno. Carenze Primarie: basso contenuto Carenze Secondarie: Scarsa assimilabilità Fitotossicità: Assorbimento eccessivo

22 CONOSCENZA CRITICA DELLE RISORSE TERRENO e ACQUA: Seconda Parte: L’acqua

23 CENNI STORICI CLASSIFICAZIONE PER LE ACQUE DI IRRIGAZIONE di colture in pieno campo: : CLASSIFICAZIONE AMERICANA PROPOSTA DA RICHARD : LA FAO PROPOSE UNA SUA CLASSIFICAZIONE. _________________________________________________________________________ MODERNA CLASSIFICAZIONE DELLE ACQUE APPLICABILI NEI CASI DI IRRIGAZIONE, FERTIRRIGAZIONE DI PIANTE IN VASO O COLTURE IDROPONICHE I PARAMETRI 1.SALINITA’ (CE / PO) 2. SODIO, CLORURI e BORO 3. BICAREBONATI ( pH e Durezza) 4. Problemi di occlusione

24 LA SALINITA’ DELLE ACQUE E’ IL PRIMO PARAMETRO DA PRENDERE IN CONSIDERAZIONE NELLA LORO CLASSIFICAZIONE GLI EFFETTI CHE LA SALINITA’ ESERCITA SULLE COLTURE SONO DUE : EFFETTO ASPECIFICO DOVUTO ALLA PRESENZA DEI SALI SENZA RIFERIMENTO AL TIPO ( EFFETTO OSMOTICO) EFFETTO SPECIFICO DOVUTO ALLA PRESENZA DI DETERMINATI SALI CHE ESERCITANO AZIONE FITOTOSSICA (SODIO, CLORO, BORO) 1. SALINITA’ DELLE ACQUE

25 Salinità dell’ Acqua Salinità totale Rappresenta la totalità dei sali Salinità Fissa Rappresenta l’insieme dei Sali ad eccezione dei (carbonati) e bicarbonati Salinità temporanea Rappresenta l’insieme dei (carbonati) e bicarbonati Salinità da elementi nutritivi Ca, Mg, K, SO 4 Salinità da elementi non nutritivi Na, Cl (Fitotossici)

26 2. SODIO: PARAMETRI E DEFINIZIONI SI DEFINISCE SODICITA’ L’ACCUMULO DI SODIO SCAMBIABILE NEL TERRENO L’ACCUMULO DI SODIO DI SCAMBIO E’ LA DIRETTA CONSEGUENZE DELL’USO DI ACQUE CON SAR ELEVATO.

27 IL SODIO ESERCITA SULLE COLTURE DUE EFFETTI: 1. EFFETTO INDIRETTO: DOVUTO ALLE CATTIVE CAPACITA’ STRUTTURALI DEL TERRENO CHE INDUCONO EFFETTI NEGATIVI SULLA COLTURA 2. EFFETTO DIRETTO: TOSSICITA’ DELL’ELEMENTO SODICITA’

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29 3. Bicarbonati e reazione pH: Diagramma di Stato Presenza ione carbonato: pH> 8.3 Equilibrio ione bicarbonato/anidride carbonica: reazione pH 5.0 – 8.3

30 PER VALUTARE LA QUANTITÀ DI ACIDO DA AGGIUNGERE PER OTTENERE UNA ADEGUATA NEUTRALIZZAZIONE DEI BICARBONATI (PH 5.5 – 6.0) SENZA ACIDIFICARE ECCESSIVAMENTE L’ACQUA ESISTONO 2 REGOLE: 1 LA REGOLA E MPIRICA Lasciare una millimole residua di bicarbonati Formula Per il calcolo : H 3 O + MILLIMOLI/L = N-1 Dove N è il numero di moli di bicarbonati presenti nell’acqua IL VALORE DELLA REAZIONE PH E COMPRESA TRA 5,5-6,0 2 LA REGOLA A NALITICA RICHIEDE LA CURVA DI TITOLAZIONE DEI BICARBONATI. Regole di neutralizzazione dei Bicarbonati

31 Curva di titolazione dei Bicarbonati (con titolatore automatico) pH iniziale acqua pH 5.5 meq di acido da aggiungere Bicarbonati presenti nell’acqua

32 Frontespizio

33 Referto Analitico

34 Linee guida per l’interpretazione agronomica del certificato: Valutazione qualità dell’acqua in fertirrigazione

35 Curva di titolazione dei bicarbonati e Tabella di correzione del pH con acidi minerali

36 Tabelle di correzione del pH con acidi minerali

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38 4. VALUTAZIONE RISCHI DI OCCLUSIONE PARAMETRI FISICI Sabbia Limo Argilla Sost. OrganicaRimozione con Filtri SOLIDI SOSPESI: PARAMETRI CHIMICI Carb. di Ca e Mg Solfato di Ca Idrossidi di Fe e Mn Residui Fertilizzanti Rimozione per Dissoluzione (IDS) PARAMETRI BIOLOGICI Batteri filam. Mucillagini Depositi Batt. Rimozione per Ossidazione (Cl 2 )

39 Linee guida per l’interpretazione agronomica del certificato: Valutazione rischi di occlusione

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